燃煤机组主蒸汽温度波动大分析及处理

燃煤机组主蒸汽温度波动大分析及处理

李鹏宇

国电投新乡豫新发电有限责任公司 河南 新乡 453011

摘要本文主要介绍某电厂锅炉型号系WGZ1070/17.5-6型300MW亚临界自然循环汽包炉，在机组运行过程中主蒸汽温度波动大的情况。分别从汽压的波动、煤质的变化、风量的变化、制粉系统的启、停、锅炉炉膛漏风这几个方面来进行分析。

关键词燃煤机组 主蒸汽温度 煤质 汽压

引言某公司锅炉型号系WGZ1070/17.5-6型300MW亚临界自然循环汽包炉，由武汉锅炉厂制造。锅炉呈“П”型布置，型式为亚临界自然循环汽包炉，钢球磨中储式制粉系统，热风送粉，直流式百叶窗水平浓淡燃烧器，四角布置，切向燃烧方式，尾部双烟道布置，烟气挡板调节再热汽温，喷水减温控制过热汽温，容克式三分仓回转式空气预热器，刮板捞渣机连续固态出渣，锅炉一次再热，平衡通风，全钢构架，露天岛式布置。

炉膛上方布置了分隔屏、后屏，在折焰角及水平烟道上依次布置了高温过热器、高温再热器，尾部竖井采用并联双烟道，竖井的前烟道(主烟道)布置了低温再热器，竖井的后烟道布置了低温过热器和省煤器，二台回转式三分仓预热器布置在省煤器下方板梁上，在省煤器出口至空预器进口加装脱硝装置，脱硝装置成“几”型。

此机组燃用的设计煤种（Vdaf＝14.38％）和校核煤种（Vdaf＝14.77％）可燃质挥发份均较低，其着火、稳燃和燃烬均有困难。在确定炉膛尺寸时，重点解决煤粉在炉内燃烧着火、稳燃、燃烬问题，为此采用较高截面热负荷，为提高燃烬效率选用较低容积热负荷，同时，在燃烧器区域四周水冷壁上铺设了适量的卫燃带。卫燃带采用“品”字形布置，卫燃带间留有一定的间隙，防止爬渣。炉膛截面尺寸为13260×12652mm，炉膛高度52500mm，炉膛截面热负荷为：4.9MW/m2，容积热负荷117.04kW/m3，上排一次风喷口中心至分隔屏底部(19.08m)有足够距离保证煤粉燃烬，下排一次风喷口中心线至冷灰斗拐角距离为4.325m。

采用带有“百叶窗”浓缩器的水平浓淡直流燃烧器，主要特点：燃烧器喷口四角布置，每角共有18个喷口，其中4只一次风喷口和11只二次风喷口，3只三次风喷口；“百叶窗”浓缩器的水平浓淡直流燃烧器，在保证高浓缩比的条件下，使浓淡两侧的风量分配基本均匀，能真正实现接近设计希望的浓淡燃烧。浓、淡煤粉间设有垂直钝体，使浓淡一次风之间6°的夹角，既可起到卷吸高温烟气的作用，也可推迟浓淡一次风的混合,同时适当降低一次风速,既有利于着火稳燃，又可确保水平浓淡燃烧，减少NOx的生成；其中#6炉A层、#7炉B层喷燃器更改为中心浓淡燃烧器并在其内部安装小油枪，在标高31.76米处加装了4层SOFA燃烧器喷嘴。采用小直径双切圆，切圆直径分别为Φ802，Φ974mm，为消除上升气流残余旋转，顶部两层三次风和燃烬风反切10°，假想切圆直径分别为Φ1982，Φ2153mm。

公司机组正常运行期间，主汽温度波动较大（波动区间在510℃—550℃之间），无法维持稳定运行，长期以往极易使锅炉受热面各级管路产生交变温差应力，以致使金属疲劳，出现本身或焊口裂纹，最后造成锅炉四管泄露，机组被迫停运。针对汽温波动采取以下几步进行分析。

1.主蒸汽温度波动的原因及分析

1.1制粉系统的启、停情况

此燃煤机组制粉系统为钢球磨中储式制粉系统。磨煤机型号为：DTM350—600。煤粉细度R90＝10％。燃烧器采用四角布置切向燃烧方式。此机组共配置四台低速磨煤机，燃烧器共配置四层，从下往上依次为A、B、C、D，直流式百叶窗水平浓淡燃烧器，采用典型的贫煤燃烧器结构，一次风喷口之间布置了二次风，有利于一次风之间火焰相互支持，稳定着火。一次风喷口布置了侧边风，背火侧的侧边风能增加气流刚性，在水冷壁附近形成氧化气氛，减少结渣倾向。采用左、右水平浓淡式燃烧器，向火侧为浓煤粉气流，有利于燃料着火和稳燃，为降低NOx生成量。研究发现，A、C制粉系统的启、停会使主蒸汽温度异常波动，炉膛左右侧烟气温度偏差增大。

1.2煤质的变化

煤质的变化主要指燃料的挥发份、含碳量、发热量等的变化，同煤粉细度下，燃料在炉内燃烬时间长，火焰中心上移，汽温将升高。当燃料的水份增加时，水份在炉内蒸发需吸收部分热量，使炉膛温度降低，同时水份增加，也使烟气体积增大，增加了烟气流速，使辐射过热器的吸热量降低，对流过热器的吸热量增加，汽温升高，反之气温下降.该机组燃煤掺烧中煤的种类繁杂，掺烧不均，煤种经常会更换，与该机组的设计煤种偏差过大，煤的来源及其不稳定，发热量和挥发分含量变化频繁。此机组的主蒸汽温度波动与煤种的关系也非常明显。

1.3风量的变化

由于设备原因（比如炉膛漏风、制粉系统的漏风）造成造成一次风、二次风风量波动，而一、二次风风量波动造成炉膛负压波动，当炉膛负压减小时，一次风与炉膛差压降低，送粉能力下降、二次风刚性降低；当负压瞬间产生急剧增大后，相应一、二次风与炉膛差压升高，送粉能力瞬间增强，造成炉膛内燃烧加强，引起汽温升高，反之汽温降低。

1.4汽压变化

因为汽压升高,汽化潜热减少,水冷壁产生同样数量的蒸汽所需的吸热量少,导致炉膛出口烟温升高.同时,因负荷未变,汽轮机汽耗量减少,锅炉蒸发量减少,过热器流量减少,在燃料量未改变前,导致过热汽温升高反之，汽温降低。

2.解决方案及分析

2.1制粉系统的启、停

此电厂某些制粉系统的启、停对于主蒸汽温度的影响也相对较大，对于此种情况建议在启动或者停止制粉系统之前尽早做好准备，防止主蒸汽温度波动。另外启停制粉系统尽量需要缓慢进行，避免对炉膛燃烧造成干扰。

2.2煤质变化

此电厂煤源较广，煤质热值、灰分、挥发份、水份各不相同，且受掺烧设备限制，入炉煤质不均匀，在同煤粉细度情况下，煤粉燃烬时间不一，火焰中心忽高忽低，造成汽温波动。

2．3风量的变化

此电厂空预器存在堵塞、漏风等现象，空预器堵塞造成一次风、二次风风量波动，而一、二次风风量波动造成炉膛负压波动，当炉膛负压减小时，一次风与炉膛差压降低，送粉能力下降、二次风刚性降低；当负压瞬间产生急剧增大后，相应一、二次风与炉膛差压升高，送粉能力瞬间增强，造成炉膛内燃烧加强，引起汽温升高，反之汽温降低；空预器漏风造成二次风箱压力不足，二次风刚性不足，不能及时补充煤粉燃烧所需氧量。

2.4汽压变化

此电厂汽压波动较大范围比较大，汽压波动原因主要原因为：

风量不稳定，造成机组燃烧不稳，另外此电厂给粉机下粉线性不均，也容易造成汽压波动异常。煤质结构不均、掺烧不合理、煤质来源不固定、与设计煤种偏差比较大这也是造成主蒸汽温度波动的原因。

3结论

希望此电厂尽量稳定煤种，避免煤种变化过大，在燃煤掺烧方面尽量保证掺烧的均匀性从而保证入炉煤质的稳定。此外，在机组大修过程中尽量查找炉膛漏风的原因并进行治理。积极联系相关单位做好大修后的炉膛空气动力场实验，防止制粉系统再次启停过程中对主蒸汽温度造成影响。

参考文献

国电投新乡豫新发电有限责任公司企业标准  Q/YX-101-11-2019

作者简介

姓名：李鹏宇，民族:汉族，籍贯:河南省新乡市，出生年月:1995年11月，从事专业：火电集控运行，研究方向:热能与动力，学历:本科，职称：助理工程师，工作单位：国电投新乡豫新发电有限责任公司，单位地址：新乡市凤泉区宝山路184号，邮编：453011。